一种自发电带提醒功能的扫地机器人的制作方法

本发明涉及清洁工具技术领域，具体涉及一种自发电带提醒功能的扫地机器人。

背景技术

环境污染和能源短缺是当今世界各国面临的一大难题，由此造成的环境恶化和能源危机逐渐开始影响经济发展和人们生活。迫于此压力，各国科技工作者开始了寻找和开发新能源的探索。

振动作为人们日常生活中的常见现象，由于其具有较高的能量密度，其潜在的能量价值已引起越来越多的科技研究者的关注和思考。压电材料作为一种智能材料，具有正压电效应和逆压电效应，利用其正压电效应可以将机械能转化为电能，而利用其逆压电效应可以将电能转化为机械能，于是人们想到了利用其正压电效应来实现其发电这一思路。

随着技术的不断发展和人们生活水平的不断提高，智能家居已经开始逐渐进入人们的生活，而现阶段出现较多的智能家居设备就是用于室内清洁的室内扫地机器人，扫地机器人，又称自动打扫机、智能吸尘、机器人吸尘器等，是智能家用电器的一种，能凭借一定的人工智能，自动在房间内完成地板清理工作。一般采用刷扫和真空方式，将地面杂物先吸纳进入自身的垃圾收纳盒，从而完成地面清理的功能。一般来说，将完成清扫、吸尘、擦地工作的机器人，也统一归为扫地机器人。

扫地机器人在工作时，往往会产生很巨大的振动，这部分振动产生的机械能往往没有被收集，造成了能源的浪费。

鉴于上述缺陷，本发明创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本发明。

技术实现要素：

为解决上述技术缺陷，本发明采用的技术方案在于，提供一种自发电带提醒功能的扫地机器人，包括扫地机器人主体，扫地机器人主体内设置有压电发电结构，压电发电结构用以将机械能转换为电能，压电发电结构电连接有蓄电池，蓄电池电连接有蜂鸣器。

较佳的，压电发电结构包括外框和设置于外框上的电转化组件，电转化组件包括悬臂梁，悬臂梁一端与外框连接，悬臂梁上设置有压电材料，压电材料通过电极与蓄电池电连接。

较佳的，压电发电结构还包括调频结构，调频结构通过自反馈结构与悬臂梁连接，通过自反馈结构与调频结构调节悬臂梁的固有振动频率，自反馈结构上部连接悬臂梁，自反馈结构下部连接调频结构。

较佳的，调频结构包括调频悬梁，调频悬梁上设有多个调频单元，调频单元在调频悬梁上顺次、单列设置，多个调频单元使自反馈结构在悬臂梁上来回移动。

较佳的，调频单元包括振动芯，振动芯在调频单元内上下振动，自反馈结构下部形成有纵向齿，纵向齿在多个振动芯的带动下使自反馈结构移动。

较佳的，相邻的振动芯之间的距离小于纵向齿齿距的1/2。

较佳的，调频单元两侧形成有限位槽，自反馈结构下部形成有与限位槽配合的横向齿。

较佳的，自反馈结构包括框体和与框体连接的竖直部，框体与悬臂梁接触连接，竖直部上形成有接触端，接触端上形成纵向齿和横向齿。

较佳的，振动芯的上端形成有凸部。

较佳的，扫地机器人主体上设置有无线开关，蓄电池通过无线开关与蜂鸣器电连接。

与现有技术比较本发明的有益效果在于：

1、在扫地机器人主体内设置有压电发电结构，由于一般的扫地机器人都具有振动功能以使扫地机器能够实现清理功能，通过压电发电结构能够将扫地机器人在振动时的机械能转化为电能，并经过蓄电池进行储存，以此能够节约能源。

2、扫地机器人主体上设置有蜂鸣器，蜂鸣器与蓄电池电连接，蓄电池对蜂鸣器进行供电，通过蜂鸣器的设置能够报告扫地机器人的位置，从而能够帮助使用者更方便的找到扫地机器人。

3、压电发电结构的外框上设置有调频结构和自反馈结构，通过调频结构和自反馈结构能够调节悬臂梁的固有振动频率，使得悬臂梁的固有振动频率接近外界振动频率，加大悬臂梁的振幅，进而增大压电材料的变形程度，能够提高压电材料的工作效率，使得振动的机械能更好的转化为电能。

4、扫地机器人主体上设置有无线开关，蓄电池通过无线开关与蜂鸣器电连接，在难以找寻扫地机器人时，通过设备控制无线开关进而控制蜂鸣器工作，使用者依据蜂鸣器发出的声音即可寻找到扫地机器人的位置，以此更方便使用者能够不费时间的找到扫地机器人。

附图说明

为了更清楚地说明本发明各实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1是本发明中的扫地机器人主体结构示意图；

图2是本发明中的压电发电结构整体结构示意图；

图3是本发明中的压电发电结构的部分剖视图；

图4是本发明中的压电发电结构的完整剖视图；

图5是本发明中的调频结构侧视图；

图6是本发明中的调频结构俯视图；

图7是本发明中的调频单元结构示意图；

图8是本发明中的相邻的调频单元结构示意图；

图9是本发明中的自反馈结构与调频结构在静止状态的结构示意图；

图10是本发明中的自反馈结构与调频结构在振动状态的结构示意图；

图11是本发明中的自反馈结构的结构示意图一；

图12是本发明中的自反馈结构的结构示意图二；

图13是本发明中振动芯与纵向齿在振动状态的结构示意图一；

图14是本发明中振动芯与纵向齿在振动状态的结构示意图二；

图15是本发明中自反馈结构下部结构示意图。

图中数字表示：

1-外框；2-电转化组件；21-悬臂梁；22-质量块；23-键合位置；3-调频结构；31-调频悬梁；311-调频单元；3111-振动芯；3112-下限块；3113-上限块；3114-上部开口；3115-下部开口；3116-凸部；312-限位槽；32-调频交汇点；4-自反馈结构；41-第一水平部；42-第一竖直部；43-第二竖直部；44-第三竖直部；45-横向齿；46-接触端；47-纵向齿；5-扫地机器人主体；6-蓄电池；7-蜂鸣器；8-压电发电结构。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。

实施例一

如图1所示，本发明实施例的一种自发电带提醒功能的扫地机器人，包括扫地机器人主体5，扫地机器人主体5内设置有压电发电结构8，压电发电结构8用以将机械能转换为电能，在扫地机器人运行时，扫地机器人主体5会产生振动，此时压电发电结构8同时产生振动，将振动的机械能转化为电能并进行收集。

压电发电结构8电连接有蓄电池6，压电发电结构8在进行机械能转化并收集时，将电能储存于蓄电池6内。

扫地机器人在使用时一般带有工作电源，而不是以有线连接的方式使扫地机器人的电池一直处于有电的状态，因此在扫地机器人的运行过程中，如果断电，且此时扫地机器人运行到难以发现的角落，如床底或柜底等位置，使用者在回家后难以发现以及寻找到扫地机器人。

一般情况下，扫地机器人在清理卫生的过程中如果出现电量不足的情况会自动寻找到配套的充电桩进行充电，这种功能能够解决扫地机器人失踪的问题，但是这种解决方式存在其局限，如果房间的结构比较复杂、扫地机器人进行清扫的房屋的面积较大，特别是存在着不处于一个平面的门槛时，扫地机器人往往在运行途中无法回到设有充电桩的位置。

基于此，蓄电池6电连接有蜂鸣器7，通过蓄电池6对蜂鸣器7进行供电，从而使蜂鸣器7工作，进而报告此时扫地机器人的位置，从而能够帮助使用者更方便的找到扫地机器人。

在扫地机器人的工作电源电量不足时，通过蓄电池6存有额外的电量，该蓄电池6的电量只单独对蜂鸣器7进行供电，以此来防止扫地机器人的工作电源用完后走丢的情况。

由于在扫地机器人的使用过程中，振动是无法避免的，此时的振动是由扫地机器人运行所产生，即振动的能量由扫地机器人的工作电源的一部分所转化，因此通过压电发电结构8对电能的转化与收集，能够更大效率的提高工作电源的使用效率，节约用电。

实施例二

如图2所示，本实施例与上述实施例的区别之处在于，在本发明的实施例中，压电发电结构8包括有外框1和设置于外框1上的电转化组件2，电转化组件2包括悬臂梁21，优选的，在悬臂梁21上设置有质量块22，悬臂梁21一端与外框1连接，悬臂梁21上设置有压电材料，压电材料通过电极与蓄电池6电连接，用以将转化后的电能输入蓄电池6并进行收集。

悬臂梁21与外框1的连接方式为键合连接，如悬臂梁21与外框1在键合位置23处进行键合，或悬臂梁21与外框1通过粘合连接，或一体成型连接。

在本实施例里，悬臂梁21为十字型，质量块22设置于十字型的悬臂梁21下表面中部，十字型的悬臂梁21的各个端部均与外框1连接，通过这种悬臂梁21的形状结构，以及质量块22的设置位置，能够更好的提高设置在悬臂梁21上的压电材料的电转化效率。

在外界振动时(较高频100hz-3khz)，压电发电结构8能够产生振动，从而悬臂梁21上下振动，并且悬臂梁21主要在自己的固有振动频率下进行振动，在振动过程中，设置在悬臂梁21上的压电材料产生形变，由此压电材料上下表面不断感应出正负电荷，通过设置电极片等结构能够对正负电荷进行收集，从而完成电能的收集，进而完成整个机械能转化为电能的过程。

压电发电结构8设置在扫地机器人主体5内，优选的，压电发电结构8设置在扫地机器人主体5的底盘的正中部，其中压电发电结构8的外框1与扫地机器人主体5的底盘固定连接，在扫地机器人运行时，其正中部的振动最为均匀，在振动时，悬臂梁21的振动相对稳定，此时压电材料的工作效率较高，能够对振动产生的机械能进行更好的转化为电能。

实施例三

如图3-8所示，本实施例与上述实施例的区别之处在于，压电发电结构8还包括调频结构3，优选的，调频结构3位于外框1上，调频结构3通过自反馈结构4与悬臂梁21连接，自反馈结构4上部连接悬臂梁21，自反馈结构4下部连接调频结构3，通过自反馈结构4与调频结构3调节悬臂梁21的固有振动频率，使得悬臂梁21的固有振动频率接近外界振动频率，加大悬臂梁21的振幅，进而增大压电材料的变形程度，进而能够提高压电材料的工作效率，使得振动的机械能更好的转化为电能。

在本实施例中，调频结构3包括有调频悬梁31，调频悬梁31设置在外框1上，且调频悬梁31与悬臂梁21相对设置，其中，具体的，悬臂梁21位于外框1的上部，调频悬梁31位于外框1的下部，且调频结构3为与悬臂梁21相对应的十字型结构，十字型结构的调频结构3的每一段即为一段调频悬梁31，十字型结构的调频结构3中部为各调频悬臂31的调频交汇点32，调频悬臂31一端连接调频交汇点32，调频悬臂31另外一端连接外框1。

调频悬梁31上设有多个调频单元311，调频单元311在调频悬梁31上顺次、单列设置，多个调频单元311使自反馈结构4在悬臂梁21上来回移动。

每一个调频单元311包括振动芯3111，在扫地机器人主体5振动时，振动芯3111在调频单元311内上下振动。

其中具体的，调频单元311内形成有腔室，振动芯3111设置于腔室中，腔室的上端形成有用于振动芯3111上端通过的上部开口3114，腔室的下端形成有用于振动芯3111下端通过的下部开口3115，在扫地机器人运行时，压电发电结构8随之振动，此时振动芯3111产生振动，即振动芯3111可在腔室内上下运动，并且在振动芯3111上下振动的过程中振动芯3111的上下两端可以分别从腔室上形成的上部开口3114和下部开口3115中通过。

在每个调频单元311中，通过调节振动芯3111的参数，例如质量、粗细等，能够使每个调频单元311的固有振动频率都不同。

如图9所示，为自反馈结构4与调频结构3在静止时的状态示意图，如图10所示，为自反馈结构4与调频结构3在振动时的状态示意图。

当扫地机器人开始工作，扫地机器人主体5振动，此时调频单元311的振动芯3111感受到外界的振动，此时与外界振动频率最接近的振动芯3111振动幅度最大，从而振动芯3111在腔室中从上部开口3114和下部开口3115中露出的部分最多，如图中的振动芯波浪形的起伏最高处。

这样，在某个振动频率下，由于每个调频单元311的振动芯3111的频率不同，必定有一个振动芯3111振动幅度最大，而与振动幅度最大的振动芯3111相邻的振动芯3111，振动幅度偏小，越接近振动幅度最大的那个振动芯3111，振动幅度越大，反之，距离振动幅度最大的振动芯3111越远，振动幅度越小，并且由于调频悬臂31的倾角的原因，在振动幅度最大的振动芯3111两侧，其他的振动芯3111的高度下降的速度不同，朝向下坡的一侧，振动芯3111之间的高度差距大，而朝向上坡的一侧，振动芯3111之间的高度差距小。

在扫地机器人运行的过程中，扫地机器人主体5产生振动，扫地机器人主体5内的压电发电结构8同时产生振动，进而带动每个调频单元311上的振动芯3111振动，以两个相邻的振动芯a和振动芯b为例，设定振动芯a的振幅大，振动芯b振幅小，此时自反馈结构4的下部与振动芯a和振动芯b均接触，由于两个振动芯必然振动幅度不同，自反馈结构4的下部会被振动幅度更大的、从上部开口3114露出更多的振动芯a顶起，也就是说，此时自反馈结构4的下部仅仅受到振动芯a的作用。

如图13和15所示，自反馈结构4下部形成有纵向齿47，在扫地机器人主体5振动时，纵向齿47在多个振动芯3111的带动下使自反馈结构4移动，其中具体的，相邻的两个纵向齿47之间的距离小于纵向齿47齿距的1/2，在振动芯3111振动时，振动芯3111上端向上运动，并抵住纵向齿47的齿面，由于纵向齿47的齿面为斜面，则在振动芯3111在振动的过程中可使自反馈结构4产生水平的位移，此时，自反馈结构4总是逐渐脱离振动幅度较小的振动芯3111，自反馈结构4的纵向齿47总是受到振动幅度较大的振动芯3111的影响，进而自反馈结构4逐渐移动至振动幅度最大的振动芯3111上方。

振动芯3111的上端形成有凸部3116，通过形成凸部3116，振动芯3111可以与纵向齿47的齿面进行更好的配合，从而可以使自反馈结构4更好的产生水平位移。

当自反馈结构4移动至振动幅度最高的振动芯3111上方后，如图14所示，此时振动幅度最大的振动芯3111位于纵向齿47下方，而位于该振动芯3111两侧的振动芯3111振动幅度较小，振动幅度小的振动芯3111无法接触到纵向齿47的齿面，以此，自反馈结构4不再沿水平方向移动，即自反馈结构4相对于悬臂梁21的位置逐渐移动到最后停止，以此改变自反馈结构4与悬臂梁21相接触的位置，进而能够很明显地改变电转化组件2的固有振动频率，以使电转化组件2的固有振动频率接近外界振动频率，即悬臂梁21在振动时，由于此时其固有振动频率接近外界振动频率，悬臂梁21能够获得较大的振动幅度，以此位于悬臂梁21上的压电材料能够获得较大的形变，以此能够提高压电材料的工作效率，使得振动的机械能更好的转化为电能。

在本实施例中，调频悬梁31与水平面呈1-3°夹角，以此各个振动芯3111不处于同一水平面上，在振动芯3111振动时，对于相邻的振动芯3111，根据夹角的设置，可以使两个振动芯3111的相差高度更大，以此，振动芯3111能够更好的对纵向齿47作用，以此能够更好的避免多个振动芯3111同时对纵向齿47作用，能够使得自反馈结构4相对于悬臂梁21的移动更加顺畅。

实施例四

如图11和12所示，本实施例与上述实施例的不同之处在于，自反馈结构4包括框体和与框体连接的竖直部，框体与悬臂梁21接触连接，竖直部上形成有接触端46。

其中，在本实施例中，自反馈结构4整体呈问号形状，自反馈结构4包括第一水平部41、第一竖直部42、第二竖直部43、第三竖直部44与接触端46，第一水平部41、第一竖直部42和第二竖直部43围成半包围框体，悬臂梁21与框体接触连接。

在本实施例中，悬臂梁21位于框体中，框体包围悬臂梁21，第一水平部41的下表面与悬臂梁21的上表面接触连接，以此，在自反馈结构4可在悬臂梁21上移动，并保证自反馈结构4总会有一个点与悬臂梁21接触。

第三竖直部44下端形成接触端46，接触端46位于调频悬梁31上方并与调频悬梁31接触。

在扫地机器人运行的过程中，扫地机器人主体5产生振动，扫地机器人主体5内的压电发电结构8同时产生振动，进而带动每个调频单元311上的振动芯3111振动，此时振动芯3111带动接触端46，从而使接触端46可在调频悬臂31上移动，即自反馈结构4可在振动芯3111振动的作用下移动，以此来形成对电转化组件2的固有振动频率的调频。

实施例五

如图7和8所示，本实施例与上述实施例的不同之处在于，振动芯3111上设置有上限块3113和下限块3112，上限块3113位于上部开口3114下方，下限块3112位于下部开口3115上方。

在扫地机器人运行时，振动芯3111在腔室内上下振动，通过设置上限块3113和下限块3112,能够防止振动芯3111在振动时从腔室中脱离，并且通过设置上限块3113和下限块3112位于振动芯3111上的位置，能够更方便的调节每个调频单元311的固有振动频率。

实施例六

如图6所示，本实施例与上述实施例的不同之处在于，调频悬梁31上形成有限位槽312，用以与自反馈结构4的接触端46进行配合，对自反馈结构进行限位，防止在振动芯3111振动幅度过大时，自反馈结构4脱出，导致压电发电结构8损坏或无法工作。

其中具体的，限位槽312设置于调频单元311两侧，接触端46上形成有与限位槽312配合对接触端46进行限位的横向齿45，横向齿46能够插入限位槽312中，通过设置横向齿45与限位槽31进行配合，能够更好的对自反馈结构4进行限位。

实施例七

本实施例与上述实施例的不同之处在于，扫地机器人主体5上设置有无线开关，蓄电池6通过无线开关与蜂鸣器7电连接。

在难以找寻扫地机器人时，通过设备控制无线开关开启，从而控制蜂鸣器7开启，以此蜂鸣器7工作，使用者依据蜂鸣器7发出的声音即可寻找到扫地机器人的位置。以此方便使用者能够不费时间的找到扫地机器人。

控制无线开关的设备可以为手机、配套的遥控器，通过手机或配套的遥控器控制无线开关的开启，以此使使用者方便对蜂鸣器7进行控制。

以上仅为本发明的较佳实施例，对本发明而言仅仅是说明性的，而非限制性的。本专业技术人员理解，在本发明权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效，但都将落入本发明的保护范围内。